Состав для обработки фторуглеродных полимеров
О П И С А Н И Е 962288
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советских
Социалистических
Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 29.12.75 (21) 2305050/05 (5l ) М. Кл. (23) Приоритет — (32) 29. 12. 74 (3l) ПВ 9175-74 (33)ЧССР
С 09 К 13/00
С 09 J 5/02
Государственный комитет
СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 668.395.7 (088.8) .Опубликовано 3009.82. Бюллетень № 36
Дата опубликования описания 300982
Иностранцы
Лубомир Лохман, Теодор Кремличка и Йосеф Бабка (ЧССР) (72) Авторы изобретения (71) Заявитель
Ческословенска Академие вед (ЧССР) (54) СОСТАВ ДЛЯ ОБРАБОТКИ ФТОРУГЛЕРОДНЫХ
ПОЛИМЕРОВ
Изобретение касается смеси, кото- рая содержит металлоорганическое и стабилизированное по отношению к воздействию атмосферы соединение щелочного металла, и может быть исполь5 эовано для активирования поверхности политетрафторэтилена (тефлона) и других Фторуглеродных полимерных материалов .
Политетрафторэтилен (тефлон) и другие фторопласты отличаются ценными физико-химическими свойствами, особенно устойчивостью против действия химических реагентов, относи15 тельно высокой температурой экстремальных электроиэоляционных свойств, а также низким коэффициентом трения. .Благодаря этим преимуществам они находят все более широкое применение, хотя эти материалы относительно дороги и труднее перерабатываются, чем другие пластические массы. Особенно затруднительно осуществлять соединение, в частности склеивание, отдельных частей, изготовленных из этих материалов, а также их соединение с деталями, полученными из других материалов. Для склеивания фторуглеродных полимеров пРименяют предварительную обработку их поверхности.
Известен состав для обработки фторуглеродных полимеров, содержащий
1%-ный раствор натрия в безводном жидком аммиаке f1 1.
После такой обработки полимеры можно склеивать различными клеями, однако технология обработки является черезвычайно опасной вследствие склонности состава к самовозгоранию.
Наиболее близок к предлагаемому по технической сущности и положительному эффекту состав для обработки фторуглеродных полимеров, содержащий щелочной металл, ароматический углеводород, например антрацен, нафталин, фенантрен и дифенил, и органический растворитель (2 ).
Однако известный состав чувствителен к действию атмосферной среды и кислорода, в связи с чем он мало стабилен и склонен к сомовоспламенению, а также активность его падает во времени.
Цель изобретения — повышение стабильности при хранении на воздухе.
962288
Поставленная цель достигается тем, что состав для обработки фторуглеродных полимеров, содержащий щелочной металл, ароматический углеводород, выбранный и з группы, в ключающей антрацен, нафталин, фенантрен и дифенил, и органический растворитель, дополнительно содержит полимер,выбранный из группы, включающей полиизобутилен, полистирол, поливинилозобутиловый эфир, полиоксиэти- !0 лен и их смеси, при следующем соотношении компонентов, вес.ч.:
Щелочной металл 0,64-3,2
Ароматический углеводород 3,25-18 15
Органйческий растворитель 40,6-87
Полимер 0,95-50,85
В качестве органического растворителя состав содержит алифатический или циклоалифатический эфир, или
его смесь с алифатическим или ароматическим углеводородом.
Кроме того, состав дополнительно содержит 0,039-3,3 вес,ч. кроненэфира формуль1 . (О на СМт ь 30 где m + n = 2-10. Активиров ание поверхности. фторуглеродных полимеров укаэанной смесью осуществляют нанесением на 35 предмет слоя достаточной толщины (например 1 мм) и воздействием этого слоя в течение необходимого промежутка времени (30-300 с). При таком активировании нет необходимости 40 поддерживать какую-либо защитную атмосферу, поскольку разложение смеси на воздухе происходит так медленно, что ее активность в достаточной мере сохРаняется при контакте с атмо- 45 сферой даже спустя несколько часов. Благодаря этому устраняется самовоспламеняемость состава, в результате чего манипуляции с ним становятся значительно безопаснее. Получение состава для активирования хо. тя и осуществляется очень просто, однако предпочтительно получать смесь в защитной атмосфере. Полученный состав устойчив при хранении в закрытом сосуде при температуре около 20ОС даже в течение нескольких месяцев. Активность его может быть легко проконтролирована, так как в активном состоянии он имеет интенсивную окраску, и наоборот, в неактивном 60 состоянии бесцветен или имеет цвет от желтоватого до коричневатого. Состав также может сохраняться в металлических тюбиках, что дает возможность очень просто повторно приме- 65 нять активирующий состав прежде I всего в единичных случаях применения или в случае активирования маленьких предметов из фторопластов. Однако указанный активирующий состав также с большим успехом может быть применен при серийной производстве, например, осуществляемом по непрерывному принципу для ленты фторопласта шириной 30 см. В этом случае .расход активирующего состава невелик и составляет, как правило, менее 50 г/и . Удаление остатков состава не создает затруднений. При серийном способе.активироваиия, т.е. йепрерывном, отьывка может быть достигнута горячей водой с добавкой поверхностно-активного соединения и в некоторых случаях взятого в небольшом количестве органического растворителя, например ксилола. Отдельные маленькие предметы могут быть отмыты после активирования преимущественно такими органическими растворителями, как хлороформ, ксилол, толуол. Качество поверхности политетрафторэтилена, который активирован предлагаемым составом, сравнивают с качеством поверхности псхлитетрафторэтилена„ который при прочих равных условиях обрабатывают раствором натрийнафталина в тетрагидрофуране в атмосфере аргона. Активированную поверхность политетрафторэтилена склеивают эпоксидным клеем "CHS-эпокси 15" при применении катализатора "В 3". Исследования на прочность производят в соответствии с CSN 668 510. Полученное значение сопротивления сдвигу клеевого соединения, осуществленного при применении известного состава, составляет 42,6 кг/см а при. приме L ненни предлагаемого состава — 43,8 кг/см. Оба состава практически дают одинаковые результаты, так чтс при более благоприятных условиях и при определенных обстоятельствах, при которых известные методы вообще не могут быть применены (например, в случае имеющих большую площадь поверхности предметов), может быть достигнуто равнозначное действие. Пример 1..Активировающий,состав получают посредством обменного взаимодейтсвия в защитной атмосфере 0,11 моль натрия, 0,10 мольнафталина, 40 r полиизобутилена (молекулярный вес примерно 45000),.100 мл сухого тетрагидрофурана и 5 г кроненэфира. Полученную смесь наносят при доступе воздуха на поверхность политетрафторэтилена слоем толщиной 12 мм и 5 мин смесью воздействуют на указанную поверхность. После этого остаток активирующей смеси удаляют, в результате чего получают пригод9б 2288 6S ную для склеивания поверхность поли-. тетрафторэтилена. Пример 2. Состав получают аналогично примеру 1 посредством взаимодействия 0,11 моль натрия, 0,10 моль нафталина, 25 г полистиро5 ла (молекулярный вес примерно 500000) и 100 мл сухого тетрагидрофурана. При склеивании с активированной поверхностью политетрафторэтилена получают значение сопротивления сдвигу кле- евого соединения, равное 43,8 кг/см Пример З..Состав, получен- ный аналогично примеру 1, посредством обменного взаимодействия 0,11 моль натрия, 0,10 моль нафталина, 15 11 г поливинилизобутилового эфира (К 100-200) и 100 мп тетрагидрофурана, дает после воздействия на поверхность политетрафторэтилена при склеивании сопротивление сдвигу 20 44 кг/см Пример 4. Состав, полученный аналогично примеру 1, посредством обменного взаимодействия 0,11 моль калия, 0,10 моль дифенила, 25 г полистирола и 100 мл сухого тетрагидрофурана, создает посредством воздействия на поверхность политетрафторэтилена подходящую поверхность для склеивания. Полученное значение З-0 сопротивления сдвигу составляет 40 кг/см .Пример 5. Состав, полученный аналогично примеру 1 посредством обменного взаимодействия 0,11 моль натрия, 0,10 моль нафталина, 11 г поливинилизобутилового эфира, 50 мп 1толуола и 50 мп сухого тетрагидрофурана, создает после активирования политетрафторэтилена подходящую дпя склеивания поверхность. Пример б; Состав, полученный аналогично примеру 1 посредством обменного взаимодействия 0,11 моль натрия, 0,10 моль антрацена, 25 г полистирола и 100 мп сухого 1,2диметоксиэтана, дает после активирования политетрафторэтилена подходящую для склеивания поверхность. Цолученное значение сопротивления ,сдвигу составляет 43 кг/см 50 Пример 7, Состав, полученный аналогично примеру 1 посредством обменного взаимодействия 0,11 моль натрия, 0,10 моль нафталина, 13 г полистирола, б г поливинилизобутилового эфира и 100 мл тетрагидрофурана, дает после активирования политетрафторэтилена подходящую для склеивания поверхность. Пример 8. Состав, полученный аналогично примеру 2, дает после активирования пслитетрафторэтилена поверхность, пригодную для склеивания. H р и м е р 9 . Состав, полученный аналогично примеру 1 посредством обменного взаимодействия 0,11 моль натрия, 0,10 моль нафталина, б r поливинилизобутилового эфира, 120 мл сухого диэтилового эфира и 40 мп сухого тетрагидрофурана, дает после активирования тефлона поверхность, пригодную для склеивания. Прочность крепления на сдвиг составляет 39 кг/см . Пример 10. Состав, полученный аналогично примеру 1 посредством обменного взаимодействия 0,1.1 моль натрия, 0,10 моль нафталина, 30 r полистирола, б г полиоксиэтилена, 100 мл сухого тетрагидрофурана, 30 мп сухого толуола и 2,5 мл сухого бензина (т.кип.35-90 C), дает после активирования тефлона поверхность, пригодную для склеивания. Дозировка компонентов по примерам 1-10 приведена в табл .2. Пример 11. Состав, полученный аналогично примеру 2 посредством обменного взаимодействия 0,11 моль натрия, 0,10 моль нафталина, 200 г полиизобутилена с молекулярным весом 10000 и 200 мп тетрагидрофурана, дает после воздействия на поверхность политетрафторэтилена при склеивании результаты, аналогичные указанным выше. Прочность крепления на сдвиг 38 кг/см . Пример 12. Состав, полученный аналогично примеру 2, посредством обменного взаимодействия 0,11 моль натрия, 0,10 моль нафтали-. на, 1 r полистирола с молекулярным весом 3000000 и 100 мл тетрагидрофурана, при активнровании поверхности политетрафторэтилена придает поверхности аналогичные свойства. Пример 13. Состав, полученный аналогично примеру 2 посредством обменного взаимодействия 0,11 моль натрия, 0,05 моль нафталина, 25 r полистирола и 100 мл тетрагидрофурана, дает после воздействия на поверхность политетрафторэтилена при склеивании аналогичные результаты. Пример 14.. Состав, полученный аналогично примеру 2 посредством обменного взаимодействия 0,11 моль натрия, 0,2 моль нафталина, 25 r полистирола и 100 мп тетрагидрофурана, дает после воздействия на поверхность политетрафторэтилена при склеивании аналогичные результаты . Прочность крепления на сдвиг 42,2 кг/см Пример 15. Состав, полученный аналогично примеру 2, посредством обменного взаимодействия 0,11 моль натрия, 0,10 моль нафталина, 50 r полистирола и 50 мп тетрагидрофурана, дает после воздействия на поверх96 2288 ность политетрафторэтилена при склеивании аналогичные результаты. Прочность крепления на сдвиг 43 кг/см . Пример 16. Состав для обработки фторуглеродных полимеров, полученный аналогично примеру 1 посред- 5 ством взаимодействия О, 11 моль натрия, О, 10 .моль нафталина, 100 мл тетрагидрофурана, 5 г полии зобутилэфира и 10 г полистирола, дает при активировании поверхности политетра- 10 фторэтилена результаты, аналогичные указанньм льпие примерам. Пример .17. Состав, полученный аналогично примеру 2 посредством взаимодействия 0,11 моль натрия, )5 0,10 мольфенантрена, 100 мл тетрагидрофурана, 5 г полиэтилена с молекулярным весом 4000 и 15 г полистирола, дает при активировании поверхности политетрафторэтилена аналогичные результаты. Прочность крепления на сдвиг 41,2 кг/см Пример 18. Состав, полученный аналогично примеру 2 посредством взаимодействия 0 1" моль натрия 0,10 моль фенантрена, 100 мл тетрагидрофурана, 5 г полипропилена (с молекулярным весом 4000) и 15 r полистирола,;q .åò при активировании поверхности политетрафторэтилена аналогичные результаты. Пример 19. Состав, полученный аналогично примеру 2 посредством обменного взаимодействия 0,11 моль натрия„ 0,10 моль нафталена, 100 мл тетрагидрофурана, б г полиоксипропилена и 15 г полистирола, дает после воздействия на поверхность политетрафторэтилена при, склеивыИи аналогичные резулЬтаты. Пример 20. Состав для обра- 4О ботки фторуглеводородных полимеров получают аналогично примеру 1, однако дополнительно вводят 0„03 вес.ч. кроненэфира. Прочность крепления на сдвиг — 44 кг/см Пример 21. Состав, полученный аналогично примеру -1 взаимодействием 0,11 моль лития, 80 мл тетрагидрофурана, 20 мл циклогексана, 0,11 моль нафталина и 25 r полистирола, создает посредством обработки пОверхности политетрафторэтилена подходящую поверхность для склеивания. Прочность крепления на сдвиг 38,7 кг/см . Пример 22. Состав, полученный аналогично примеру 1 обменным взаимодействием 0,11 моль натрия, 0,10 моль нафталина, 50 мл тетрагидрофурана и 50 мл смеси ароматических углеводородов, содержащей бензол, толуол и ксилод в соотношении 1:1:1, и 25 г полистирола, дает подходящую поверхность для склеивания политетрафторэтилена. Прочность крепления на сдвиг 39,5 кг/см Пример 23. Состав, полученный аналогично примеру 1, обменным взаимодействием 0,055 моль натрия и 0,055 моль калия, 0,10 моль нафталина, 100 мл тетрагидрофурана и 25 г полистирола, дает после активирования политетрафторэтилена поверхность, пригодную для склеивания. Прочность крепления на сдвиг 42 кг/см -. Пример 24. Состав, полученный аналогично примеру 1, обменным взаимодействием 0,11 моль натрия, 100 мл тетрагидрофурана и 15,3 г эквимолярной смеси нафталина, дифенила и фенантрена и 25 r полистирола, дает после активирования политетрафторэтилена поверхность, пригодную для склеивания. Прочность крепления на сдвиг 42,1 кг/см . Дозировка компонентов по примерам 11-24 приведены в табл.2. Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет достигнуть высоких показателей склеивания фторуглеродных полимеров. При этом составы для обработки имеют большую стабильность, чем известные. I 1О I М 1 1О 1 1 -4 "Ф ( с с (Ч I 1 1 1 (Ю( а-(1 l I — I I I ОЪ 1 4 — — 4 I 1 1 I I 1 CO 1 1 1 1 1 an CO CO 1О М РЪ D с (CO 1 1 1О ° ь СО 1 I I I 1 I 1 1 1 I 1 1 1 1 I 1 1 1 I 3 Ю СЧ D (Ч ( (Ф с Ю Л сЧ т1 1 (1 I 1 Г 3 I с I CO Ю (1 1 (Ч 1О с с РЪ CO %-(%-(а(9 1 О CO CO РЪ РЪ СО РЪ CO с ОЪ н т-1 ОЪ an с тЧ CO т-4 1 I Ю ( ( (Ч с О ) с-1 а"(О\ 1 1 3 — I 1 1 (Ч 1 1 I 1, rE (ОЪ \ 1 %. 1 à — 1 I -4 1 l С ) М 1 (! 0 х о Х а Ф,Х х (Х 9 он О а хо Х ((I щ н (о а ( оа 1 I I! а! 1 И I I 1 — -1 О 1 I g 1 I l I ъ 1 1 Х иЪ I ,1 ° 1 9.1 I ! Д I I Г Т с 9 1 1 Х I 1 Х 1 I Ф I w I ) а! 1 Ц 1 IO!— È1 I 1 1 l 1 (rr 1 1 1 I I I 3 I н Х 1 9 1 Х I о Х 1 962288 an Ol м-((% с с-4 Ю ОЪ %-4 %-Ч ОЪ (CO О ((Ъ с Я т-(CO (Ч IC Ц оо 9 а .ь о о хц х НО Ф О Ze x цн о(: 99 а(. С ЯЕ С " й Е (ОЦ u0,Î 9 63 а ."8 Ф Х((1 fb & Ф х ханц 6 . 1 1 1 I I I I 1 12 1 Р 1 СЧ I (Ч Ch с н С} с Ч 1 I (Ъ 0) \ Ch (Ч CO 3Ч с с Ch ч-4 (с3 с Ф РЪ }3Ъ Ul с C) С} с %-1 1 (Ч 1 СЧ Ю с СЧ (с3 с ь С} с н 1с Ch с-i I 1 I! с С Ъ с ь с СЧ I 1! ОЪ вЂ” — 3 l 4 I 1 1 I 1 ° 1 1 Ь 3 1 1 ° I rf 1 ! o 1 б}! I 0l Г 11 1 1 I i f III i }C} Х 1 1 1 Х 1 (б 1! 1 О, I 1 ь Ю с (Ч ° Ф с с } } }}Ъ 3 %3 Ю с 1О I I 3}Ъ \О с ь % } Р с3 ° "4! 1 M с 3Ч Ю с ь ° Ф I I 00 гс -} Ю с 13} Ю с (Ч (Ъ с C) Р3 1 1 }Jl Ch с С} 3А с 3 CO 3 133 с }}Ъ 3Ч с РЪ }ll CO с Ю }}Ъ l сЧ I 1 1.1 а ip }б л 1 Г Ъ 1 1сЧ 1 I 1 I I I 1 I I (Ч I 1(Ч ! 5» III 1 1 CO 1 1 с.3 ф 1 1 I I х .}б 1 х 1 1 4 Ig х Х.Ц о о 3fI Д о М 1 1 О }б 03 и }3} ох g4 Гч <» 96 2288 1 I I 1 I % Ч 1 1 1 1 I I 1 I 1 I ! I (1 1 I 1 I 1 0 I 962288 Формула изобретения Составитель В. Балгин Редактор Л.Пчелинская Техред М.Рейвер Корректор Ю.Макаренко Заказ 7425/36 Тираж 661 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5 Фидиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная,4 1. Состав для обработки фторуглеродных полимеров, содержащий щелочной металл, ароматический углеводород, выбранный из группы, включающей 5 антрацен, нафталин, фенантрен и дифенил, и органический растворитель, отличающийся тем, что, с целью повышения стабильности при хранении на воздухе, он дополнитель- ð но содержит полимер, выбранный из группы,:включающей полиизобутилен, полистирол, поливинилизобутиловый эфир, полиоксиэтилен и их смеси, при следующем соотношении компонен-. 1 тов, вес.ч.: Щелочный металл - 0,64-3,2 ароматический углеводород 3,25-18 Органический растворитель 40,6-87 Полимер О, 9 5-5-0, 8, 2. Состав по п.1, о т л и ч а ю шийся тем, что в .качестве органического растворителя он содержит алифатический или циклоалифатический эфир или его смесь с алифатическим или ароматическим углеводородом. 3. Состав по пп. 1 н 2, о т л и ч а ю шийся тем,что он дополнительно содержит кроненэфир формулы гдето+ n = 2-10, в количестве 0,039-3,3 вес.ч. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Cagle С.V. Handbook of Adhesive Bonding. New York, Мс.Craw Hill Book Со 1973, 1917-1921. 2. Патент CttlA 2809130,кл.156-130, опублик.1957 (прототип) .